Điện - Chương 7: Đo vận tốc, gia tốc và độ rung

Nội dung text: Điện - Chương 7: Đo vận tốc, gia tốc và độ rung

1. I. Đo tốc độ động cơ. 1. Một số phương pháp đo tốc độ động cơ 1.1 Dùng cảm biến quang đo tốc độ với đĩa mã hĩa. Encoder là thiết bị cĩ thể phát hiện sự chuyển động hay vị trí của vật. Encoder sử dụng các cảm biến quang để sinh ra chuỗi xung, từ đĩ chuyển sang phát hiện sự chuyển động. Khuyết điểm: cần nhiều lỗ để nâng cao độ chính xác nên dễ làm hư hỏng đĩa quay Tra ng 1
2. Chương 5. Đo vận tốc, gia tốc và độ rung 1.1.1 Đĩa mã hĩa tương đối: Tra Đo lường khơng điện ng 2
3. Chương 5. Đo vận tốc, gia tốc và độ rung Gọi Tn là thời gian đếm xung, N0 là số xung trong một vịng (độ phân giải của bộ cảm biến tốc độ, phụ thuộc vào số lỗ), N là số xung trong thời gian Tn. 60N QT n (vịng/giây) = D Clr Q 4NoTn A C Q\ D Clr Q QN B C Q\ QT QN QN QT Tra Đo lường khơng điện ng 3
4. 1.1.2 Đĩa mã hĩa tuyệt đối (absolute encoder): Đĩa mã hĩa tuyệt đối được thiết kế để khắc phục điều đĩ, luơn xác định vị trí vật một cách chính xác Đĩa Encder tuyệt đối sử dụng nhiều vịng phân đoạn theo hình đồng tâm. - Vịng trong cùng xác định đĩa quay đang nằm ở nửa vịng trịn nào - Kết hợp vịng trong cùng với vịng tiếp theo sẽ xác định đĩa quay đang nằm ở ¼ vịng trịn nào Tra ng 4
5. Ví dụ: Đo tốc độ tuyệt đối 3 rãnh. Rãnh trong cùng xác định roto đang quay ở nửa vịng trịn nào. Rãnh trong cùng kết hợp với rãnh thứ 2 xác định roto đang quay ở ¼ vịng trịn nào. Kết hợp 3 rãnh sẽ biết được roto đang quay ở gĩc 1/8 nào. Để đếm đo vị trí cũng như vận tốc sử dụng đo tốc độ tuyệt đối, người ta dùng bảng mã Gray. Dec Bit 1 Bit 0 Ví dụ Gray 2 bit: Bit 0 0 0 0 1 0 1 Bit 1 2 1 1 0 1 2 3 3 1 0 Tra ng 5
6. BINARY OUTPUT GRAY CODE OUTPUT Tra ng 6
7. Binary Shifted Gray Code Value Value Value A B A xor B 0000 0000 0000 0001 0000 0001 0010 0001 0011 0011 0001 0010 0100 0010 0110 0101 0010 0111 0110 0011 0101 0111 0011 0100 1000 0100 1100 1001 0100 1101 1010 0101 1111 1011 0101 1110 1100 0110 1010 1101 0110 1011 1110 0111 1001 Tra 1111 0111 1000 ng 7
8. 1.2. Đo tốc độ dựa trên cảm biến hiệu ứng Hall Hiệu ứng Hall là một hiệu ứng vật lý được thực hiện khi áp dụng một từ trường vuơng gĩc lên một bản làm bằng kim loại hay chất bán dẫn hay chất dẫn điện nĩi chung (thanh Hall) đang cĩ dịng điện chạy qua. Lúc đĩ người ta nhận được hiệu điện thế (hiệu thế Hall) sinh ra tại hai mặt đối diện của thanh Hall Tra ng 8
9. Tra ng 9
10. 1.3. Máy phát tốc DC Suất điện động tổng do máy phát điện tạo ra: Er = −(n0 )/ 2 = −Nn0 Trong đó  là tốc độ trục quay, n là tổng số dây chính trên roto 0 là từ thông xuất phát từ cực nam châm, N là số vòng quay trong một giây, đo suất điện động ta sẽ tính được tốc độ quay Tra ng 10
11. 4. Máy phát tốc AC + Dùng máy phát đồng bộ + Dùng máy phát không đồng bộ Biên độ điện áp ngõ ra máy phát tốc tỷ lệ với tốc độ quay của động cơ Tra ng 11
12. II. Đo gia tốc 1. Đo gia tốc sử dụng piezoelectric (hiệu ứng áp điện) q = dij.F=dij.m.a q : điện tích nạp dij : hệ số vật liệu của piezoelsectric Hệ số dãn nở của PTZ lớn hơn rất nhiều so với thạch anh nên nĩ cĩ độ nhạy tốt hơn và cấu tạo nhỏ hơn Tra ng 12
13. piezoelectric Khối lượng chấn động Đế gia tốc Lực tác động F = ma : phụ thuộc vào gia tốc hoặc khối lượng Tra ng 13
14. 2. Đo gia tốc sử dụng piezoresistive (hiệu ứng áp trở) Điện trở của vật liệu bị thay đổi tùy theo hiệu ứng căng hoặc nén. Lực tác động làm biến dạng : F = ma M = const → sự biến dạng phụ thuộc vào gia tốc Tra ng 14
15. Vật cần đo 3. Đo gia tốc sử dụng điện dung vi sai Nguyên lý : sự thay đổi của điện dung tỷ lệ với gia tốc.  S C = 0 d Mạch dao động d = do + m.a/k k = hệ số đàn hồi 6 (d o + m.a / k) 6 f = = = f 0 + B.m.a / k 2 RC 2 Ro S Đo tần số ngõ ra mạch và tần số ban đầu khi chưa cĩ dao động → gia tốc. Tra ng 15
16. 4. Đo gia tốc sử dụng biến trở Tra ng 16